JPS63303855A

JPS63303855A - 低膨張基板の製造方法

Info

Publication number: JPS63303855A
Application number: JP62137938A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hatta; 聡八田; Ichiro Yazawa; 一郎矢沢; Goro Saito; 悟朗斎藤
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1988-12-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は緻密で表面の平滑な低膨張率の基板の製造方法
に関するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

従来、コージェライトは熱膨張係数の小さなセラミック
スとして知られておシ、面状発熱体の基板などに利用さ
れている。

しかしながら、コージェライトはその焼結温度範囲が狭
く、通常の手段では単体での焼結は困難であり、その気
孔率も１．０％以下のものは得られない。そのため、ジ
ルコン等適当な焼成助剤の添加が行われるが、この場合
でも、焼結温度範囲も５０℃程度と狭く、又原料コスト
が高くなるという難点がある。

さらに、このような未焼成のシート状物を成形する場合
、プレス成形、ドクターブレード法などの方法が用いら
れるが、前者の場合は少なくとも７００匁以上のプレス
圧を必要とし、量産には不向きである。又、後者に於て
は有機バインダー及び溶剤等を使用するため作業環境上
の問題あるいはシート焼成の際の脱バインダ一工程が非
常に複雑かつ困難であるという欠点があった。

以上のような欠点を除去し、緻密な低膨張基板を製造す
る方法として、本発明者らは、無機繊維と有機繊維を用
いた抄紙法により未焼成シート状物を造る方法を出願し
ている。即ちコージェライト組成の原料粉末に、粘土、
長石、タルク、カオリン等の窯業原料を５〜３５重量部
の割合で添加し、これにアスベスト、アルミナ等の無機
繊維、及び木材パルプ、麻等の有機繊維を混合して水性
スラリーとなし、凝集、抄造することで上記原料粉末と
窯業原料と無機繊維、及び有機繊維とから成るシート状
物を製造する方法である。

この方法によって、繊維質として無機繊維を単独で用い
た場合よりも、抄造した未焼成シートの可塑性が増し、
シートのひび割れも生じ難い為、厚みが２１以上のシー
トの抄造も可能である。

しかし々がら、繊維質を用いる為、抄造したシート状物
の表面を平滑にすることが困難であるといった問題がな
いでもなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明では、前記の様な欠点を除去し、緻密で表面の平
滑な、熱膨張係数が小さく、低価格で作れるセラミック
ス基板の製造方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、低膨張材料であるコージェライト組成の原
料粉末に、粘土、長石、タルク、カオリン等の窯業原料
を５〜３５重量部の割合で添加し、これに３〜４０重量
部のアスベスト、アルミナ等の無機繊維、及び０．２〜
５重量部の木材パルプ等の有機繊維を混合して水性スラ
リーとし、凝集、抄造する事で上記原料粉末と窯業原料
と無機繊維および有機繊維からなるセラミックグリーン
シート料を５〜３５重量部の割合で添加した原料スラリ
ー゛を塗布する。

こうすることにより、従来、２０〜３０℃と非常に狭い
範囲でしか焼結させ得なかったコージェライト系材料を
、１３００〜１４００℃の広い焼成温度範囲で緻密化し
、更に表面性を向上させる方法を提供するものである。

原料スラリーは、セラミックグリーンシートの片面表面
上において、均一に塗布されることが好ましく、例えば
、ドクターブレード法、スプレー法、印刷法等によって
、塗布されることが望ましい。

セラミックグリーンシートの抄造につき、具体的に説明
すると、粘土、長石、タルク、カオリン等の窯業原料は
、抄紙法により得られる水系のセラミックグリーンシー
トの可塑性を向上させ、さらには原料コージェライトの
焼結を促進させる目的で５〜３５重量部添加する。この
際に、窯業原料の添加量が５重量％以下であると抄造に
よって得られるグリーンシートの可塑性が乏しく、ハン
ドリングが困難であり、逆に３５重量部以上添加すると
、その組成がコージェライト組成から大きく外れ、焼結
体が低い熱膨張率となら々い。

尚、ここでいう抄紙法とは、粘土、長石、陶石、メルク
、カオリン等の一般窯業材料の粉末に対して木材パルプ
などの有機繊維及びアスベスト等の無機繊維、又はアス
ベスト等の無機繊維を２〜４０重量部添加した水性スラ
リーを作成し凝集剤を添加することにより前記固形分を
繊維に吸着させ、該凝集体を均一の厚みになるよう濾過
板もしくは網上に流し、しかる後自然濾過ないし減圧濾
過衣どの方法によシ濾過を行ないシート状物を得る方法
である。

第１図に、本発明の製造方法により得られた低膨張基板
の実施例を示す。図において、コージェライト低膨張基
板（１）の片面には、焼結したコージェライト層（２）
が積層され、緻密で表面の平滑な基板と々っている。

〔作用〕

本発明では、上記抄紙法を用いることによって、アルミ
ナファイバー等のセラミックスフティパー、アスベスト
等の無機繊維が、粒体を保持する担体として作用し、文
字通り紙における繊維の役割を果たす。さらに言えば、
水性スラリーを造る段階で、充分に攪拌することで、原
料粉末、窯業原料、無機繊維は、均質に混ざり合うから
、抄造されたセラミックグリーンシートは焼結するのに
好ましい均質な状態となっているものである。

無機繊維の添加量は原料粉体に対し３重量部より小であ
ると抄紙法によるシート成形が困難となり、逆に４０重
量部よυ大であると微密な焼結体が得られにくい。

無機繊維の役割は、粉末の担体となるばかりでなく、そ
の他に、それ自体が焼結した低膨張基板の構成要素のひ
とつとなることである。すなわち、無機繊維が焼結物中
に繊維のまま、あるいは、一部溶解した形で残り、緻密
な基板の作成に寄与すこれに対し、木材パルプなどの有
機繊維は、グリーンシートの可塑性を向上させ、３　＋
ｕ〜５　ＴｊｌＮと抄紙法によるシートとしては比較的
厚いシートを得る為に添加される。有機繊維は無機繊維
と比較して可塑性に優れており、また焼結性無機粉末の
担持力にも浸れているため、グリーンシートのひび割れ
を防ぎ、３１〜５１１部厚のグリーンシートを得ること
ができる。ただ有機線維を添加する際に注意しなければ
ならないのは、その添加量である。

即ち、有機繊維は焼成途上で焼失してしまい、繊維の存
在していたところが空隙と々ってしまうため緻密で表面
状態の良好な焼結体となりにくい。

従って焼結体中に気孔を残さ々いよう、有機繊維の添加
量は原料粉末に対して０．２〜５重量部、好ましくは１
〜２重量部の範囲になくてはならない。

グリーンシート表面に塗布されたコージェライト原料粉
末に窯業原料を添加した原料スラリーは、粘土、長石、
タルク、カオリン等の添加物が焼成温度付近で′液相を
生成して表面を被い、また繊維質を含まない為に、比較
的低温度かつ広範囲（’１３００〜１４００℃）で、よ
り緻密で、繊維質に影響されない、表面状態の良好な基
板の焼結を促進するのである。

す彦わち、本発明では、従来困難であったコージェライ
トの水系での成型及び焼結を容易にし、しかも溶剤系を
用いた場合と比較し、はるかに簡単なプロセスで緻密で
表面が平滑な低膨張基板を得るものである。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を述べる。なお、組成は全て重
量比である。

〈実施例１〉（Ａ）試料の調整「′−′“う′ｆ）　　　　　　　　　　２７．５部属
蛙目粘土　　　　　　　　　　　１０，０部］　アルミ
ナファイバー　　　　　　　　２．５部木材バルブ　　
　　　　　　　　　　０．５部（Ｂ）凝集剤まず、パルバー（解繊機）にアルミナラティバー２．５
部、木材パルプ０．５部と適当量の水を加え、３０〜６
０分間繊維の解繊を行彦う。

これに予め粉砕・混合しておいたコージェライト２７．
５部、原蛙目粘土１０．０部、タルク１０部、水５０部
の原料スラリーを加える。原料スラリーを加えた後、適
当量の水をさらに加え、固形分濃度が３〜１０％である
ような水性スラリーを作る。

この水性スラリーに予め作っておいた硫酸バンド水溶液
を加えて攪拌し、溶液の声を２〜６、望ましくは３〜４
に調整した後、ここへ、これも予め作っておいたポリア
クリルアミド系高分子凝集剤の水溶液１２０部を加えて
凝集させる。このようにして凝集した試料を抄紙機にて
抄紙し、１．５〜３　ｍｍ厚のシートを作る。

適当な形状に加工した後、予め作っておいた上記配分の
原料スラリーをシート片面表面に均一に塗布したものを
電気炉に入れ、酸化雰囲気中にて１３８０℃１時間焼成
し、セラミックスの焼結を行わせる。

このようにして得られたセラミックス板について熱膨張
係数を調べると、２３　Ｘ　１０　’（１／’Ｃ）で気
孔率０２％、曲げ強度８００５Ａであり、又、原料スラ
リーの塗布面はＲａ値１〜２潮　と平滑々表面と々る。

〈実施例２〉（５）試料の調整（Ｉ３）凝集剤以上のような組成（５）、（Ｂ）を用いて、以上は実施
例１と同様にして、１３５０℃４時間焼成すると、低膨
張基板ができた。この際の熱膨張係数は、１８　Ｘ　１
Ｏ−７（１／℃）であり、気孔率０．２％、曲げ強度８
００　Ｊであり、又、原料スラリーの塗布面はＲａ値１
〜２１ｖｎと平滑な表面となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、長石、カオリン、タルク、蛙目粘土、
さらにはアスベスト、アルミナファイバー、麻等の添加
により、難焼結性のコージェライトをその気孔率１％以
下と、緻密化を容易に行うことができ、熱膨張率も２５
　Ｘ　１０　”　（１−／’Ｃ）以下と低くすることが
できる。

しかも、本発明では焼成用シートの成形に繊維質を用い
た抄造技術を用い、また、繊維質を含まない層を表面に
作ることによシ、薄型で、加工性が良くて任意の形状に
成型でき、軽量で、強度がち力、熱衝撃に強く、表面性
が良好であるという長所を持つセラミックス基板となる
。

また、従来に比べて、工程が簡単で、焼成温度も低いた
めに、省エネに役立ち、安価に供給できることが特徴で
ある。

このようにして得られた熱衝撃に優れた低膨張基板は、
面状ヒーター用基板、家庭用の耐熱板、バーベキュー用
板、あるいは医療、食品、化学等の産業用の分野で、耐
熱性基板として使用するのに適している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図はコ
ージェライト層を有した低膨張基板を示す断面図である
。（１）　　コージェライト低膨張基板（２）　　コージェライト層

Claims

【特許請求の範囲】

１）コージェライト組成の原料粉末に、粘土、長石、タ
ルク、カオリン等の窯業原料を５〜３５重量部の割合で
添加し、これに３〜４０重量部の無機繊維、及び０．２
〜５重量部の有機繊維を混合して水性スラリーとし、凝
集、抄造することで上記原料粉末と窯業原料と無機繊維
と有機繊維とからなるセラミックグリーンシートを得、
このシート状物の片面に上記コージェライト組成の原料
粉末に窯業原料を５〜３５重量％の割合で添加した原料
スラリーを塗布し、該セラミックグリーンシートを１３
００〜１４００℃で焼成することを特徴とする緻密で、
表面性の良好な低膨張率の基板の製造方法。